EMC 설계에서 PCB, 첫 번째 관심사는 레이어 설정입니다. 보드의 레이어는 전원 공급 장치, 접지 레이어 및 신호 레이어로 구성됩니다. 제품의 EMC 설계에서 부품 및 회로 설계의 선택 외에도 우수한 PCB 설계도 매우 중요한 요소입니다.

The key to the EMC design of PCB is to minimize the backflow area and make the backflow path flow in the direction we designed. 레이어 설계는 PCB의 기초입니다. PCB의 EMC 효과를 최적으로 만들기 위해 PCB 레이어 설계를 잘 수행하는 방법은 무엇입니까?

I. PCB 레이어의 디자인 아이디어

The core of PCB laminated EMC planning and design is to reasonably plan signal backflow path to minimize the backflow area of signal from the board mirror layer, so as to eliminate or minimize magnetic flux.

싱글 보드 미러링 레이어

미러 레이어는 PCB 내부의 신호 레이어에 인접한 구리 코팅된 평면 레이어(전원 공급 레이어, 접지 레이어)의 완전한 레이어입니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.

(1) 역류 노이즈 감소: 미러 레이어는 신호 레이어 역류에 대해 낮은 임피던스 경로를 제공할 수 있습니다. 특히 배전 시스템에 큰 전류 흐름이 있을 때 미러 레이어의 역할이 더 명확합니다.

(2) EMI 감소: 미러층의 존재는 신호 및 환류에 의해 형성된 폐루프의 면적을 감소시키고 EMI를 감소시킨다.

(3) 누화 감소: 고속 디지털 회로에서 신호 라인 간의 누화 문제를 제어하는 ​​데 도움이 되고, 미러 레이어에서 신호 라인의 높이를 변경하고, 신호 라인 간의 누화를 제어할 수 있습니다. 높이가 작을수록 작아집니다. 누화;

(4) 신호 반사를 방지하기 위한 임피던스 제어.

미러 레이어 선택

(1) 전원 공급 장치와 접지면을 모두 기준면으로 사용할 수 있으며 내부 배선에 일정한 차폐 효과가 있습니다.

(2) Relatively speaking, the power plane has a high characteristic impedance, and there is a large potential difference with the reference level, and the high-frequency interference on the power plane is relatively large;

(3) 차폐의 관점에서 접지면은 일반적으로 접지되어 기준 레벨의 기준점으로 사용되며 차폐 효과는 전원 평면보다 훨씬 좋습니다.

(4) 레퍼런스 플레인 선정 시 접지 플레인을 선호하고, 파워 플레인을 두 번째로 선택

Two, magnetic flux cancellation principle

Maxwell의 방정식에 따르면, 분리된 대전체 또는 전류 사이의 모든 전기적 및 자기적 작용은 진공이든 고체이든 상관없이 이들 사이의 중간 영역을 통해 전달됩니다. In a PCB, the flux is always propagated in the transmission line. If the rf backflow path is parallel to the corresponding signal path, the flux on the backflow path is in the opposite direction to that on the signal path, then they are superimposed on each other, and the effect of flux cancellation is obtained.

자속 소거의 성질

자속 제거의 핵심은 다음 다이어그램과 같이 신호 역류 경로를 제어하는 ​​것입니다.

오른손 법칙은 자속 제거 효과를 설명합니다.

신호층이 지층에 인접할 때 자속 제거 효과를 설명하기 위해 오른손 법칙을 사용하는 방법은 다음과 같이 설명됩니다.

(1) 도선에 전류가 흐르면 도선 주위에 자기장이 발생하고 자기장의 방향은 오른손 법칙에 의해 결정된다.

(2) 아래 그림과 같이 도선에 평행하고 서로 근접한 두 개가 있을 때, 전류가 통과하면 전류가 흐르면 하나의 전기 도체가 밖으로 배출되고 다른 하나의 전기 도체가 흐릅니다. 와이어는 전류이고 반환 전류 신호이며 전류의 두 반대 방향은 동일하므로 자기장은 동일하지만 방향은 반대입니다.그래서 그들은 서로를 취소합니다.

XNUMX, XNUMX 보드 디자인 예

3개 레이어의 경우 플랜 XNUMX이 선호됩니다.

분석:

(1) 신호층이 리플로우 기준면에 인접하고 S1, S2 및 S3이 접지면에 인접하므로 최상의 자속 제거 효과를 얻을 수 있습니다. 따라서 S2가 선호되는 라우팅 계층이고 S3과 S1이 그 뒤를 잇습니다.

(2) 전원 평면은 GND 평면에 인접하고 평면 사이의 거리가 매우 작으며 최고의 자속 제거 효과와 낮은 전원 평면 임피던스를 갖습니다.

(3) 주 전원 공급 장치 및 해당 바닥 천은 레이어 4 및 5에 있습니다. 레이어 두께가 설정되면 S2-P 사이의 간격을 늘리고 P-G2 사이의 간격을 줄여야 합니다(레이어 사이의 간격 G1-S2는 그에 따라 감소되어야 함), 전원 플레인의 임피던스와 S2에 대한 전원 공급 장치의 영향을 줄입니다.

4개 레이어의 경우 옵션 XNUMX

분석:

Scheme 4는 Scheme 3보다 국부적이고 적은 수의 신호 요구 사항에 더 적합하여 우수한 배선층 S2를 제공할 수 있습니다.

최악의 EMC 효과, 플랜 2

분석: 이 구조에서는 S1과 S2가 인접하고 S3과 S4가 인접하고 S3과 S4가 접지면에 인접하지 않으므로 자속 제거 효과가 좋지 않습니다.

결론

Specific principles of PCB layer design:

(1) There is a complete ground plane (shield) below the component surface and welding surface;

(2) 두 신호 레이어의 직접 인접을 피하십시오.

(3) 모든 신호 레이어는 가능한 한 접지면에 인접합니다.

(4) 고주파, 고속, 클록 및 기타 주요 신호의 배선층은 인접한 접지면이 있어야 합니다.